中斷程序的調用過程

① 在計算機系統中，請解釋什麼是中斷，請用流程圖畫出一次中斷處理流程

中斷是指計算機運行過程中，出現某些意外情況需主機干預時，機器能自動停止正在運行的程序並轉入處理新情況的程序，處理完畢後又返回原被暫停的程序繼續運行。

中斷流程圖如下：

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眾所周知，處理器的速度跟外圍硬體設備的速度往往不在一個數量級上，因此，如果內核採取讓處理器向硬體發出一個請求，然後專門等待回應的辦法，顯然降低內核效率。

既然硬體的響應這么慢，那麼內核就應該在此期間處理其他事務，等到硬體真正完成了請求的操作之後，再回過頭來對它進行處理。想要實現這種功能，輪詢（polling）可能會是一種解決辦法。可以讓內核定期對設備的狀態進行查詢，然後做出相應的處理。

不過這種方法很可能會讓那個內核做不少無用功，因為無論硬體設備是正在忙碌著完成任務還是已經大功告成，輪詢總會周期性的重復執行。更好的辦法是由我們來提供一種機制，讓硬體在需要的時候再向內核發出信號（變內核主動為硬體主動），這就是中斷機制。

中斷使得硬體得以與處理器進行通信。舉個例子，在你敲打鍵盤的時候，鍵盤控制器（控制鍵盤的硬體設備）會發送一個中斷，通知操作系統有鍵按下。中斷本質是一種特殊的電信號，由硬體設備發向處理器。

處理器接受到中斷後，會馬上向操作系統反映此信號的到來，然後就由os負責處理這些新到來的數據。硬體設備生成中斷的時候並不考慮與處理器的時鍾同步——換句話說就是中斷隨時可以產生。因此，內核隨時可能因為新到來的中斷而被打斷。

不同的設備對應的中斷不同，而每個中斷都通過一個惟一的數字標識。因此，來自鍵盤的中斷就有別於來自硬碟的中斷，從而使得操作系統能夠對中斷進行區分，並知道哪個硬體設備產生了哪個中斷。這樣，操作系統才能給不同的中斷提供不同的中斷處理程序。

在它執行程序的時候，如果有另外的事件發生（比如用戶又打開了一個程序）那麼這時候就需要由計算機系統的中斷機制來處理了。

中斷機制包括硬體的中斷裝置和操作系統的中斷處理服務程序。

讓硬體在需要的時候再向內核發出信號。

參考資料來源：網路-中斷機制

參考資料來源：網路-中斷

② Linux內核中斷之中斷調用流程

本文基於 RockPI 4A 單板Linux4.4內核介紹中斷調用流程。

ARMv8包括兩種運行狀態：AArch64和AArch32。

AArch64中不再使用AArch32中的7種特權模式，而是提出了Exception Levels的概念，包括：

1）EL0：用於用戶態程序，許可權最低

2）EL1：給內核使用，許可權稍高

3）EL2：虛擬化相關，許可權更高

4）EL3：安全相關，許可權最高

Linux內核中一般只使用EL0和EL1。

AArch64異常向量表中的異常包括：

1）Synchronous exception（同步異常）

2）SError

3）IRQ

4）FIQ

註：SError、IRQ和FIQ屬於非同步異常。

在Linux內核中，在 arch/arm64/kernel/entry.S 文件中定義了異常向量表，內容如下：

選取 el1_irq() 函數介紹Linux內核中斷的調用流程。

文件： arch/arm64/kernel/entry.S ，調用流程如下：

1、handle_irq()初始化

在 DTS 解析階段完成 handle_irq() 函數的初始化，流程如下：

gic_irq_domain_map() 函數中完成了 handle_irq() 函數的賦值，具體執行如下：

2、handle_irq()實現

以共享外設中斷 SPI 的中斷處理函數 handle_fasteoi_irq() 為例，繼續跟蹤中斷的執行過程。

handle_irq_event_percpu() 函數會調用已經注冊的中斷處理函數，同時喚醒 irq_thread 線程。

3、中斷處理線程

在使用 request_threaded_irq() 函數申請中斷時，會創建一個 irq_thread 線程，調用流程如下：

irq_thread 線程平時在睡眠狀態，等待 handle_irq_event_percpu() 函數喚醒，進一步執行已注冊的中斷處理線程函數。

使用 DRM 框架中 HDMI 中斷驗證中斷調用流程。

文件： driversgpudrmridgesynopsysdw-hdmi.c

在中斷處理函數 dw_hdmi_hardirq() 和中斷處理線程函數 dw_hdmi_irq 中增加 mp_stack() 調用（ 註：僅限於調試驗證 ）。

插入 HDMI 線，系統啟動後，顯示中斷調用流程的日誌如下：

和

③ 中斷處理的一般過程是什麼

中斷請求（中斷響應條件和時間}，中斷響應過程，中斷返回